Letzte Aktualisierung: 9. Mai 2014

Einsteins Ringe oder Einsteins Kreuz

Bildbeschreibung: Ein fast vollständiger Ring seltsamer, ausgedehnter blauer Objekte, die sich kreisförmig ausbreiten, aber nur mehrere Ansichten einer einzelnen Galaxie darstellen. Die Schwerkraft der leuchtend roten Galaxie (Mitte) verzerrte das Licht einer viel weiter entfernten blauen Galaxie dahinter. Der nahezu perfekten Ausrichtung der Hintergrundgalaxie und der Vordergrundgalaxie ist es zu verdanken, dass das Hubble-Teleskop einen Kreis fotografieren konnte. Diese Ringe werden Einstein-Ringe genannt. Bildnachweis: gemeinfrei.NASA(Public Domain).

Was ist ein Einsteinring?

DEREinstein-Ringe, auch bekannt alsEinsteinkreuzsind ein faszinierendes optisches Phänomen, das von Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt wird. Dieses Phänomen tritt auf, wenn Licht von einer entfernten Quelle, beispielsweise einer Galaxie oder einem Stern, durch die Schwerkraft eines massiven Objekts zwischen dem Beobachter und der Lichtquelle abgelenkt wird. Diese Lichtbeugung, Gravitationslinse genannt, erzeugt ein ringförmiges Bild um das massive Objekt.

Die Wirkung vonGravitationslinseliegt an derKrümmung der Raumzeitverursacht durch die Masse des Zwischenobjekts. Wenn Licht in die Nähe dieses Objekts gelangt, folgt es einem gekrümmten Weg, wodurch ein verzerrtes Bild der Lichtquelle entsteht. Wenn die Ausrichtung zwischen dem Betrachter, dem massiven Objekt und der Lichtquelle perfekt ist, nimmt das verzerrte Bild die Form eines vollständigen Rings an.

Einstein-Ringe sind selten und schwer zu beobachten, da für ihre Entstehung sehr spezifische Bedingungen erforderlich sind. Sie liefern jedoch wertvolle Informationen über die Verteilung der Materie im Universum, einschließlich der Dunklen Materie, und ermöglichen die Überprüfung der Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie.

Trainingsmechanismen

Damit sich ein Einstein-Ring bilden kann, müssen mehrere Bedingungen erfüllt sein:

Zwischen dem Beobachter und der Lichtquelle muss sich ein massereiches Objekt wie eine Galaxie oder ein Galaxienhaufen befinden.
Die Ausrichtung zwischen Beobachter, massivem Objekt und Lichtquelle muss nahezu perfekt sein.
Die Lichtquelle muss weit genug entfernt sein, damit die Abweichung des Lichts erkennbar ist.

Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, wird das Licht der entfernten Quelle durch die Schwerkraft des massiven Objekts abgelenkt und erzeugt ein ringförmiges Bild um dieses Objekt. Die Größe und Form des Rings hängt von der Masse und Verteilung der Materie im dazwischenliegenden Objekt ab.

Beobachtungen und Entdeckungen

Einsteins Ringe wurden erstmals 1988 vom Astronomen beobachtetJacqueline Hewitt(1958-) vom MIT und Kollegen. Seitdem wurden mehrere weitere Beispiele durch hochauflösende Beobachtungen mit Weltraumteleskopen wie dem Hubble-Weltraumteleskop entdeckt.

Diese Beobachtungen lieferten ein besseres Verständnis der Verteilung der Materie in Galaxien und Galaxienhaufen und testeten die Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie. Einsteins Ringe werden auch zur Untersuchung der Dunklen Materie verwendet, einer Form unsichtbarer Materie, die nur durch ihre Gravitationswirkung entdeckt werden kann.

Beschreibung des Bildes: Die Galaxie UZC J224030.2 032131, aufgenommen vom Hubble-Teleskop (NASA/ESA) und demEinsteinkreuz. Der Kern der Galaxie ist das schwache, diffuse Objekt im Zentrum der kreuzförmigen Struktur. Die starke Schwerkraft der Galaxie wirkt wie eine Linse, die das Licht des dahinter liegenden Quasars beugt und verstärkt und so ein vierfaches Bild des entfernten Objekts erzeugt. Der Quasar befindet sich 11 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt in Richtung des Sternbildes Pegasus und wird so gesehen, wie er vor etwa 11 Milliarden Jahren war. Die Galaxie ist etwa 1 Milliarde Jahre alt. Die Ausrichtung zwischen den beiden Objekten ist bemerkenswert (0,05 Bogensekunden), was erklärt, warum eine solche visuelle Struktur beobachtet werden kann.

Anwendungen in der Astrophysik

Einsteins Ringe finden in der Astrophysik viele Anwendungen. Sie ermöglichen es, die Masse massiver Objekte zu messen, die Verteilung der Dunklen Materie abzubilden und Gravitationstheorien zu testen. Darüber hinaus können sie zur Untersuchung der Eigenschaften entfernter Lichtquellen wie Galaxien und Quasare eingesetzt werden.

Beobachtungen von Einsteins Ringen tragen auch zu unserem Verständnis der Entwicklung des Universums bei. Durch die Untersuchung der Lichtbeugung durch massive Objekte in verschiedenen kosmischen Epochen können Astronomen Informationen über die Struktur und Entwicklung von Galaxien und Galaxienhaufen erhalten.

Abschluss

Einsteins Ringe sind ein faszinierendes optisches Phänomen, das einzigartige Einblicke in die Verteilung der Materie im Universum und die Eigenschaften entfernter Lichtquellen bietet. Obwohl sie selten und schwer zu beobachten sind, liefern sie wertvolle Informationen zur Überprüfung von Gravitationstheorien und zum besseren Verständnis der Entwicklung des Universums.

Zukünftige Beobachtungen mit noch leistungsstärkeren Teleskopen wie dem James Webb-Weltraumteleskop versprechen, noch mehr Details über diese Phänomene zu enthüllen und zu unserem Verständnis des Universums beizutragen.